Praxisorientierte Einführung in C++ Lektion: "Die Compiler-Chain (Vom Quellcode zum ausführbaren Programm)"

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1 Praxisorientierte Einführung in C++ Lektion: "Die -Chain (Vom zum ausführbaren Programm)" Christof Elbrechter Neuroinformatics Group, CITEC April 19, 2012 Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

2 Table of Contents Allgemeines Vom zum Programm Beispiel Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

3 Allgemeines Allgemein C++ erlaubt Zerlegung des Quelltext eines Programms in Einzelteile (Funktionen, Klassen, Module,...) Einzelteile bestehen i.d.r. aus 2 Teilen Deklaration Deklariert Bezeichner und Typ (einer Funktion,..) I.d.R in sogenannten -Dateien (*.h, *.hh, *.H, *.hpp, *.hxx,...) Definition = Implementation In Quelltext-Dateien (*.cpp, *.cc, *.CC, *.cxx, *.C,...) Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

4 Allgemeines Allgemein -Datei deklariert Funktions- und Klassen-Interfaces (nicht zu verwechseln mit Java-Interfaces) Bibliotheken sind (schon fertig übersetzte) Sammlungen von Funktionialitäten Zusammen mit den zugehörigen -Dateien kann Bibliothek verwendet werden Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

5 Vom zum Programm Vom zum Program Ausgangspunkt: Eine Menge von -Dateien und -Dateien (Später noch mehr!): -Anweisungen (beginnend mit #) werden expandiert (Text-Ersetzung) z.b. Wird #include <abc.h> mit dem Inhalt der -Datei abc.h ersetzt Mit #include können auch fremde -Dateien eingebunden werden Wichtig und definitiv merken: #include ist wirklich nur eine reine Textersetzung. Dabei werden keine "Packages importiert" oder ähnliches. Evtl. muss noch eine Bibliothek an die ausführbare Datei "gelinkt" werden. Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

6 Vom zum Programm Vom zum Program Der erzeugt eine neue Datei, welche keine #-Direktiven mehr enthält Aber keine Panik!: Das passiert alles implizit beim Übersetzen : (Übersetzer) Übersetzt in Maschinensprache Output sog. Objekt-Dateien (*.o) Hat nichts mit Objekten aus OO-Programmierung zu tun! Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

7 Vom zum Programm Vom zum Program Maschinencode in den Objekt-Dateien ist annotiert An vielen Stellen befinden sich Referenzen auf andere Funktionen, die zwar deklariert und verwendet, aber nicht direkt definiert wurden Referenzen müssen durch Spung-Befehle ersetzt werden, damit ein Programm lauffähig ist Linker Details: Implementationsabhängig Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

8 Linker Vom zum Program Der Linker löst Symbol-Referenzen auf Falls Symbole nicht aufgelöst werden konnten: Linker-Fehler Linker erzeugt: Ausführbare Programme oder Statische Bibliotheken oder Dynamische Bibliotheken Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

9 Translation Units Vom zum Program I.d.R. gilt eine -Datei als ein sog. Translation-Unit Diese können einzeln übersetzt werden Die daraus resultierenden Objekt-Dateien werden dann in einem sep. Linker-Schritt zusammen-gelinkt Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

10 , und Linker Vom zum Program Dateien (ausdrücke (ausdrücke Object File 1 Object File 2 Objekte und Bibliotheken Linker Ausführbare Datei (executable) oder statische Bibliothek oder dynamische Bibliothek Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

11 , und Linker Vom zum Program Dateien (ausdrücke (ausdrücke Object File 1 Object File 2 Objekte und Bibliotheken Linker Ausführbare Datei (executable) oder statische Bibliothek oder dynamische Bibliothek Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

12 , und Linker Vom zum Program Dateien (ausdrücke (ausdrücke Object File 1 Object File 2 Objekte und Bibliotheken Linker Ausführbare Datei (executable) oder statische Bibliothek oder dynamische Bibliothek Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

13 , und Linker Vom zum Program Dateien (ausdrücke (ausdrücke Object File 1 Object File 2 Objekte und Bibliotheken Linker Ausführbare Datei (executable) oder statische Bibliothek oder dynamische Bibliothek Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

14 , und Linker Vom zum Program Dateien (ausdrücke (ausdrücke Object File 1 Object File 2 Objekte und Bibliotheken Linker Ausführbare Datei (executable) oder statische Bibliothek oder dynamische Bibliothek Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

15 , und Linker Vom zum Program Dateien (ausdrücke (ausdrücke Object File 1 Object File 2 Objekte und Bibliotheken Linker Ausführbare Datei (executable) oder statische Bibliothek oder dynamische Bibliothek Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

16 , und Linker Vom zum Program Dateien (ausdrücke (ausdrücke Object File 1 Object File 2 Objekte und Bibliotheken Linker Ausführbare Datei (executable) oder statische Bibliothek oder dynamische Bibliothek Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

17 Beisp Datei "utils.h" #ifndef UTILS H #define UTILS H int add(int a, int b); void show(int i); #endif Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

18 -Datei Beisp Datei "utils.cpp" #include <utils.h> #include <iostream> int add(int a, int b){ return a+b; } void show(int i){ std::cout << " this is an int :" << i << std::endl; } Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

19 Hauptprogramm Beisp Datei "prog.cpp" #include <utils.h> int main(){ int a = 5,b=6; int c = add(a,b); show(c); return 0; } Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

20 Kompilieren mit g++ Beisp Die "lange" Version Shell > ls prog.cpp utils.cpp utils.h > g++ -I. -c -o utils.o utils.cpp > g++ -I. -c -o prog.o prog.cpp > g++ -o prog prog.o utils.o >./prog this is an int:11 Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

21 Kompilieren mit g++ Beisp Die "kurze" Version Shell...oder in einem Rutsch > g++ -I. -o prog prog.cpp utils.cpp Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

22 Kompilieren mit g++ Beisp Oder: Erst eine statische Bibliothek bauen und dann linken: Shell...oder statische Bibliothek utils.a > g++ -I. -c -o utils.o utils.cpp > ar -rs utils.a utils.o > g++ -I. -o prog prog.cpp utils.a Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

23 Kompilieren mit g++ Beisp Shell...oder shared Bibliothek libutils.so > g++ -I. -shared -fpic -o libutils.so utils.cpp > ls utils.h utils.cpp prog.cpp utils.so > g++ -I. -L. -lutils -o prog prog.cpp > LD_LIBRARY_PATH=../prog Die Details sind plattformspezifisch Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18

24 Mehr dazu... Beisp Mehr dazu in den Übungen!! Christof Elbrechter Praxisorientierte Einführung in C++ April 19, / 18